單片機(jī)外圍模塊漫談之六，比較器COMP

比較器（Comparator，簡(jiǎn)寫(xiě)COMP）是MCU的一個(gè)常用外設(shè)，它用于比較兩路模擬信號(hào)的電壓大小，輸出的是一個(gè)數(shù)字信號(hào)，用于指示哪路輸入信號(hào)更大。

當(dāng)Voltage A > Voltage B時(shí)，輸出1；當(dāng)Voltage A < Voltage B時(shí)，輸出0。

你可能會(huì)想到ADC也可以完成電壓比較的功能，和ADC相比，比較器更適用于需要快速響應(yīng)或很少軟件干預(yù)的應(yīng)用場(chǎng)合，比如：模擬電壓監(jiān)測(cè)、頻率和脈寬測(cè)量、BLDC電機(jī)控制等場(chǎng)合。

比較器有幾個(gè)重要的參數(shù)需要了解，以STM32U031數(shù)據(jù)手冊(cè)為例

第一個(gè)參數(shù)是Voffset，失調(diào)電壓。

理想情況下只要比較器輸入的電壓不同，就會(huì)有一個(gè)確定的輸出。但是理想和現(xiàn)實(shí)總會(huì)有差距，實(shí)際當(dāng)兩個(gè)電壓差值過(guò)小時(shí)，就無(wú)法正常判斷了，這個(gè)電壓的閾值就是失調(diào)電壓。也就是說(shuō)必須兩端電壓大于這個(gè)值時(shí)，比較器才會(huì)有確定的輸出。

輸入失調(diào)代表可能發(fā)生比較器跳變點(diǎn)的電壓范圍，輸出在該失調(diào)范圍內(nèi)任何一點(diǎn)都可能跳變。

第二個(gè)參數(shù)是遲滯電壓Vhys，下圖展示了無(wú)遲滯和有遲滯兩種情況下的比較器輸出，

遲滯（Hysteresis）是一種調(diào)節(jié)器件響應(yīng)特性的技術(shù)，它使得比較器的輸入信號(hào)在一定范圍內(nèi)來(lái)回變化時(shí)能夠保持穩(wěn)定的輸出狀態(tài)。MCU通常可以自己控制是否使用遲滯，以及配置遲滯電壓的大小。在一些應(yīng)用中，輸入信號(hào)可能會(huì)由于噪聲或其他干擾而引起小幅度的波動(dòng)。如果沒(méi)有遲滯，比較器可能會(huì)在輸入信號(hào)的噪聲范圍內(nèi)不斷切換輸出狀態(tài)，導(dǎo)致輸出產(chǎn)生振蕩。通過(guò)引入適當(dāng)?shù)倪t滯，可以防止這種振蕩現(xiàn)象的發(fā)生，確保輸出信號(hào)的穩(wěn)定性。

第三個(gè)參數(shù)是響應(yīng)速度，或者叫傳播延遲。

此延遲被定義為輸入信號(hào)超過(guò)閾值的時(shí)刻與輸出狀態(tài)變化的時(shí)刻之間的時(shí)間（通常是在輸出達(dá)到VDD的50%時(shí)）。比較器響應(yīng)速度越快，其功耗越大。

響應(yīng)速度也可以通過(guò)MCU寄存器來(lái)配置。

第四個(gè)參數(shù)是Rail-to-Rail，軌到軌。

軌，指電源線(xiàn)，軌到軌，就是說(shuō)輸入的電壓范圍能夠從0到正電源，從而實(shí)現(xiàn)比較器最大的動(dòng)態(tài)范圍。

對(duì)于非軌到軌的比較器，其輸入最大值會(huì)低于VDDA。

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